倪雪寶(中油遼河油田分公司高升采油廠,遼寧 盤錦 124125)

多功能儲(chǔ)液罐的研究與應(yīng)用

倪雪寶(中油遼河油田分公司高升采油廠,遼寧 盤錦 124125)

針對(duì)我廠部分油井措施后井口氣量較大，修井作業(yè)過(guò)程中為確保井控安全，需要向井筒內(nèi)連續(xù)灌液。為節(jié)約生產(chǎn)成本，減少特種車輛使用頻次，我廠研究應(yīng)用了可實(shí)現(xiàn)油、氣、水分離并連續(xù)灌液的多功能儲(chǔ)液罐。

儲(chǔ)液罐；修井作業(yè)；連續(xù)灌液；減壓分離

高采廠已經(jīng)投入開(kāi)發(fā)30多年，目前各區(qū)塊地下虧空嚴(yán)重，普遍存在著地層能量不足，尤其是高二、三區(qū)地層壓力僅為1～2MPa。隨著蒸汽吞吐頻次增加和火驅(qū)采油的規(guī)?；瘜?shí)施，汽竄、井涌等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給修井作業(yè)安全環(huán)保及井控工作帶來(lái)很大的隱患。為了平衡井內(nèi)壓力和防止次生H2S、CO中毒，在修井作業(yè)時(shí)經(jīng)常需要采取水泥車連續(xù)灌注清水的方法維持井筒液面。用水泥車組洗壓井或者連續(xù)灌液，一是會(huì)增加修井作業(yè)成本；二是在車輛緊張情況下耽誤生產(chǎn)。

另外，在氣舉、蒸汽吞吐放噴作業(yè)時(shí)，由于我廠修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)暫無(wú)油氣分離裝置，只得直接進(jìn)罐車放噴排液，這種方式存在著安全環(huán)保隱患。

為滿足修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求，研制一種多功能儲(chǔ)液罐非常有必要。這種儲(chǔ)液罐既能解決放噴排液、儲(chǔ)存殘液，而且能夠減壓，實(shí)現(xiàn)油氣分離，避免油氣噴濺污染的難題，同時(shí)又可以連續(xù)向井內(nèi)灌液保持井內(nèi)壓力平衡。我廠將《多功能儲(chǔ)液罐的研制》作為重點(diǎn)科技項(xiàng)目進(jìn)行研究。

1 多功能儲(chǔ)液罐的設(shè)計(jì)理念

(1)設(shè)計(jì)原則 首先，符合安全環(huán)保理念。油田修井作業(yè)屬于高危行業(yè)，各類安全環(huán)保交叉因素多，研制多功能儲(chǔ)液罐的一個(gè)初衷，就是滿足作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全環(huán)保的需要，使在修井作業(yè)的時(shí)候不發(fā)生安全事故、環(huán)保事故和井噴失控事故。第二，簡(jiǎn)單實(shí)用的原則。研制多功能儲(chǔ)液罐的最終目的是使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，滿足現(xiàn)場(chǎng)使用需求，是設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

(2)技術(shù)路線 根據(jù)每項(xiàng)功能要求，研制相應(yīng)的裝置，使其有機(jī)地嵌入罐體以滿足總體性能。①針對(duì)油氣井氣舉、蒸汽吞吐放噴時(shí)氣液分離減壓的需求，研制一種漏斗式分離減壓裝置，根據(jù)重力壓力相關(guān)原理，解決氣液分離減壓的問(wèn)題。②針對(duì)洗壓井或者連續(xù)向井內(nèi)灌液，代替小型水泥車組的需求，研究加裝一套可控式灌注泵(泥漿泵)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)向井內(nèi)灌液。同時(shí)又可以解決殘液存儲(chǔ)回收的問(wèn)題。

(3)主要研究?jī)?nèi)容 ①減壓油氣分離裝置的研究。就是通過(guò)在罐內(nèi)加入一套分離裝置，根據(jù)氣液重力不同的原理，使液體因重力沉降到罐內(nèi)，而氣體則從出氣口排除，從而達(dá)到氣液分離的目的。②循環(huán)除氣裝置研究。在油氣分離減壓過(guò)程中，已有部分氣體排出罐內(nèi)，剩余氣體可通過(guò)泥漿泵再次循環(huán)到減壓分離裝置，使氣液再次分離實(shí)現(xiàn)除氣。③連續(xù)灌液裝置研究。在罐體外加入一臺(tái)泥漿泵，由動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)泵旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)壓送與循環(huán)液體的目的。④殘液回收裝置研究?？赏ㄟ^(guò)泥漿泵來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用泥漿泵把殘液回收至罐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)殘液有效回收，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

(4)關(guān)鍵技術(shù) ①實(shí)現(xiàn)高壓氣液混合體減壓分離。②實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)液體自身循環(huán)脫氣。③實(shí)現(xiàn)連續(xù)灌注井口并能將殘液回收。

2 工作原理及基本參數(shù)

(1)工作原理 ①液氣分離減壓。當(dāng)井內(nèi)排出的高壓氣液混合物經(jīng)過(guò)進(jìn)液口進(jìn)入到漏斗式液氣分離裝置內(nèi)，由于從較小空間進(jìn)入到較大空間內(nèi)，高壓混合物壓力減小，且進(jìn)入的混合物在油氣分離器內(nèi)做旋轉(zhuǎn)離心運(yùn)動(dòng)，氣液分離，液體在重力的作用下落在罐的下方，氣體則通過(guò)上方的排氣孔排出，達(dá)到放噴時(shí)減壓液氣分離的目的。②壓井、灌注過(guò)程。在需要壓井或者灌液時(shí)，啟動(dòng)泥漿泵開(kāi)關(guān)，泵開(kāi)始工作，將罐內(nèi)的水連續(xù)不斷的打入到井內(nèi)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)時(shí)壓井或者灌液的目的，平衡井內(nèi)壓力，防止發(fā)生井噴實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。

(3)技術(shù)指標(biāo) ①罐體的長(zhǎng)、寬、高分別為6000mm、2780mm、1200mm，總體容積20m3；②泥漿泵：流量30m3/h，揚(yáng)程19m，功率11kW；③泥漿泵附屬電機(jī)：380V，30A，防爆型；④可實(shí)現(xiàn)氣液分離減壓，無(wú)污染；⑤可連續(xù)灌井口、實(shí)現(xiàn)循環(huán)脫氣和殘液回收功能。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

典型應(yīng)用：高18井為高18區(qū)塊一口氣井。2012年7月26 日-7月28日對(duì)該井進(jìn)行補(bǔ)層射孔作業(yè)。該井在施工過(guò)程中需要?dú)馀e排液，氣舉時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高壓氣液混合液，故使用了多功能儲(chǔ)液罐放噴。當(dāng)井內(nèi)排出的高壓氣液混合物經(jīng)過(guò)進(jìn)液口進(jìn)入到漏斗式液氣分離裝置內(nèi)，壓力減小，且混合物在油氣分離器內(nèi)做旋轉(zhuǎn)離心運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣液分離，從而安全放噴，順利完成了該井的補(bǔ)層作業(yè)。

4 結(jié)論及建議

(1)多功能儲(chǔ)液罐是根據(jù)我廠自身實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)精心研究，量身制作的，適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得推廣使用。

(2)多功能儲(chǔ)液罐看似原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但卻是作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)急需的一種配套裝置，可謂“小裝置能解決大問(wèn)題”，特別適合氣舉和需要連續(xù)灌液的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，具有緩沖氣舉時(shí)瞬間產(chǎn)生的高壓、實(shí)現(xiàn)氣液分離、平衡地層壓力的作用，保證施工作業(yè)安全，防止環(huán)境污染，符合安全環(huán)保理念。

(3)該裝置還有一些需要進(jìn)一步完善的地方，例如：泥漿泵的功率需要進(jìn)一步提升；如能加入兩臺(tái)攪拌器，除氣效果會(huì)更好。

[1]楊可禎，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]第四版.北京:高等教育出版社，2004:20-24.

[2]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版.北京:高等教育出版社，2003:333-358.

倪雪寶(1981- )，男，遼寧朝陽(yáng)人，碩士學(xué)位，科員，工程師，研究方向：石油工程。